Ứng dụng công nghệ scan to bim và hệ thống thông tin địa lý (gis) trong quản lý vận hành cơ sở vật chất

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHAN QUỐC THÁI

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SCAN-TO-BIM
VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS)
TRONG QUẢN LÝ VẬN HÀNH CƠ SỞ VẬT CHẤT

APPLICATION OF SCAN-TO-BIM TECHNOLOGY
AND GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM (GIS)
IN FACILITY MANAGEMENT

Chuyên ngành

: Quản lý Xây dựng

Mã ngành

: 8.58.03.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2023


i

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
______________________

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
________________________

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên viên: Phan Quốc Thái

MSHV: 2170895

Ngày, tháng, năm sinh: 07/02/1994

Nơi sinh: Tiền Giang

Chuyên ngành: Quản lý Xây dựng

Mã số: 8.58.03.02

I.

TÊN ÐỀ TÀI: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SCAN-TO-BIM VÀ HỆ THỐNG
THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) TRONG QUẢN LÝ VẬN HÀNH CƠ SỞ VẬT CHẤT
(APPLICATION

OF

SCAN-TO-BIM

TECHNOLOGY

AND

GEOGRAPHIC

INFORMATION SYSTEM (GIS) IN FACILITY MANAGEMENT)
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Sử dụng các công nghệ hiện đại để số hóa cơng trình cụ thể và xây dựng bộ dữ liệu bao gồm
các cấu kiện có trong mơ hình BIM để phục vụ quảnlý vận hành.

- Đồng bộ mơ hình thơng tin cơng trình lên hệ thống thơng tin chung. Kết hợp với hệ thống
thông tin địa lý (GIS).

- Xây dựng được một quy trình kết hợp cơng nghệ để quản lý vận hành cơng trình hiện hữu.
- Đưa ra các kiến nghị, giải pháp để quản lý vận hành và quản lý tài sản một cách hiệu quả.
II.

NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 05/09/2022

III.

NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 18/12/2022

IV.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1:

TS. Nguyễn Anh Thư

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2:

TS. Phan Thị Anh Thư
TP. HCM, ngày 19 tháng 12 nǎm 2022

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1

TS. NGUYỄN ANH THƯ

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2

TS. PHAN THỊ ANH THƯ

CHỦ NHIỆM BỘ MƠN

TS. LÊ HỒI LONG

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

PGS. TS LÊ ANH TUẤN

Học viên: Phan Quốc Thái

MSHV: 2170895


ii

LỜI CẢM ƠN
Sau một quãng thời gian dài học tập và rèn luyện tại Trường Đại học Bách khoa
– ĐHQG-HCM, bằng tất cả sự biết ơn và kính trọng, em xin gửi lời cảm ơn chân

thành đến Ban giám hiệu, các phòng ban, khoa Kỹ thuật Xây dựng và Quý Thầy, Cơ
đã nhiệt tình hướng dẫn, giảng dạy và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất giúp đỡ em
trong suốt q trình học tập, nghiên cứu và hồn thành luận văn tốt nghiệp này.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến với Quý Thầy, Cô bộ môn Thi công
và Quản lý Xây dựng, khoa Kỹ thuật Xây dựng. Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn
chân thành đến với cô TS. Nguyễn Anh Thư và cô TS. Phan Thị Anh Thư, những
người “lái đò” đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ em nhiệt tình trong quá trình học tập
và nghiên cứu, tìm hiểu và thực hiện luận văn tốt nghiệp này. Em xin thành cảm ơn
thầy TS. Lê Hoài Long người đã động viên em trong những lúc em yếu lòng nhất,
cho lời khuyên để em đưa ra định hướng và mạnh mẽ hơn để hoàn thành luận văn tốt
nghiệp này.
Xin cảm ơn gia đình, tập thể Anh Chị Em phịng thí nghiệm mơ phỏng thơng
tin cơng trình (BIMLab) đã đồng hành cùng mình trong suốt quá trình học tập, cùng
nhau vượt qua thật nhiều khó khăn trong học tập và công tác. Cảm ơn những người
bạn đã giúp đỡ mình trong những khó khăn, cùng chia sẻ niềm vui, nỗi buồn, cùng
nhau vượt qua tất cả.
Mặc dù đã rất cố gắng, nhưng điều kiện năng lực của bản thân còn hạn chế, luận
văn tốt nghiệp này chắc chắn khơng tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhận
được sự đóng góp ý kiến góp ý của Quý thầy cơ, bạn bè, để em có thể hồn thiện tốt
nhất hướng nghiên cứu trong tương lai
Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn tất cả!
TP. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2022
Học viên

Phan Quốc Thái

Học viên: Phan Quốc Thái

MSHV: 2170895

iii

TÓM TẮT
Với sự phát triển rất mạnh mẽ của khoa học và công nghệ trong tất cả các lĩnh
vực của đời sống, việc ứng dụng các công nghệ trong lĩnh vực Xây dựng đang là xu
hướng phát triển, và các phần mềm mơ phỏng thơng tin cơng trình (BIM), hệ thống
thông tin địa lý (GIS) đang nổi lên như là các cơng cụ hỗ trợ mạnh mẽ. Cùng với đó
hiện nay nhiều cơng trình đã tồn tại từ lâu khơng có đủ thơng tin, bản vẽ, hoặc cập
nhật hiện trạng mới nhất theo thực tế, gây nhiều khó khăn cho công tác quản lý. Với
mong muốn hỗ trợ tốt hơn cho việc quản lý vận hành các cơng trình hiện trạng, luận
văn này thực hiện tại trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM, Việt Nam. Các công
nghệ tiên tiến được ứng dụng, từ quy trình Scan-to-BIM, một mơ hình 3 chiều (3D)
hồn chỉnh sẽ được tạo ra, từ đó đưa mơ hình 3 chiều này lên nền tảng GIS, và đề
xuất phương án tối ưu hóa q trình quản lý vận hành. Luận văn bao gồm các bước
chính như sau: (1) Ứng dụng Scan-to-BIM để xây dựng mơ hình số của cơng trình,
(2) Đưa mơ hình BIM lên nền tảng GIS, (3) Tìm hiểu các quy trình quản lý vận hành
hiện tại nghiên cứu điển hình, (4) Đề xuất quy trình quản lý vận hành, quản lý tài sản
cho nghiên cứu điển hình, (5) Kết luận và đề xuất hướng nghiên cứu trong tương lai.
Trong luận văn này, tòa nhà B6 – khoa Kỹ thuật Xây dựng, trường Đại học Bách
khoa – ĐHQG-HCM được chọn làm nghiên cứu điển hình.
Từ khóa: 3D Laser Scanning, BIM, GIS, Quản lý vận hành, Quản lý tài sản.

Học viên: Phan Quốc Thái

MSHV: 2170895


iv

ABSTRACT
The application of technologies in the field of construction is a developing trend,
and intelligent modeling software is one result of the extremely powerful
development of science and technology in many spheres of life. Geographic
information system (GIS) and building information modelling (BIM) are becoming
more and more effective support tools. In addition, many projects have been ongoing
for a long time without adequate documentation, drawings, or an accurate update on
their status. This presents management with a number of challenges. This thesis was
completed at Ho Chi Minh city University of Technology - VNU-HCM, Vietnam,
with the aim of providing improved assistance for the management and operation of
present works. A comprehensive 3D model will be generated using cutting-edge
technology, from the Scan-to-BIM process, and will then be placed on the GIS
platform, where an optimization plan for the management process will be proposed
and operate. Following are the key steps in the thesis: (1) Scan-to-BIM application to
create a digital model of the building, (2) Bring BIM model to GIS platform, (3) Learn
management processes current operation of the case study, (4) Proposing the facility
management process, asset management for the case study, and (5) Conclusions and
recommendations for future research directions. Building B6 at the Ho Chi Minh city
University of Technology's Faculty of Civil Engineering, Vietnam, is chosen as the
case study for this thesis.
Keywords: 3D Laser Scanning, BIM, GIS, Facility Management (FM), Asset
Management (AM).

Học viên: Phan Quốc Thái

MSHV: 2170895


v

LỜI CAM ĐOAN
Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và hồn tồn
khơng sao chép hoặc sử dụng kết quả của đề tài nghiên cứu nào tương tự.
Những số liệu được trích dẫn, sử dụng trong đề tài nghiên cứu được chỉ rõ nguồn
tham khảo.
Luận văn này chưa bao giờ được nộp để nhận bằng cấp nào tại trường Đại học
hoặc cơ sở đào tạo nào khác.
Thành phố Hồ Chí Minh, Ngày 12 tháng 12 năm 2022
Tác giả

Phan Quốc Thái

Học viên: Phan Quốc Thái

MSHV: 2170895


vi

MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................ vi
DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................x
DANH MỤC HÌNH ẢNH ....................................................................................... xi
BẢNG CÁC KÝ TỰ VIẾT TẮT .......................................................................... xvi
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ...............................................................1
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ .....................................................................................................1
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC ..........................2
1.2.3. Nhận xét .......................................................................................................6
1.3. MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI........................................................6
1.3.1. Mục tiêu của đề tài ......................................................................................6

1.3.2. Phạm vi của đề tài .......................................................................................7
1.3.3. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................7
1.3.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...............................................................7
1.3.5. Đóng góp dự kiến của luận văn ...................................................................8
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................9
2.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ QUÉT LASER ...........................................9
2.1.1 Khái niệm về công nghệ quét laser ...............................................................9
2.1.2 Phân loại .....................................................................................................10
2.2 TỔNG QUAN VỀ BIM .....................................................................................13
2.2.1 Định nghĩa về BIM .....................................................................................13
2.2.2 Lợi ích khi dùng BIM ..................................................................................15
2.2.3 Tình hình áp dụng BIM tại Việt Nam .........................................................17
2.2.4 Tổng quan về Công cụ, Nền tảng và Môi trường BIM ...............................18
2.2.5 Môi trường dữ liệu dùng chung (CDE) ......................................................20
2.2.6 Mức độ chi tiết - Mức độ phát triển thông tin ............................................21

Học viên: Phan Quốc Thái

MSHV: 2170895


vii

2.2.7 Công cụ quản lý vận hành ..........................................................................23
2.3 HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ ................................................................24
2.3.1 Định nghĩa về hệ thống thông tin địa lý .....................................................24
2.3.2 Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin địa lý [19] ................................25
2.3.3 Các thành phần của hệ thống thông tin địa lý............................................26
2.3.4 Dữ liệu địa lý trong hệ thống thông tin địa lý ............................................27
2.3.5 Chức năng của hệ thống thông tin địa lý....................................................28

2.4 BIM /CAD VÀ GIS [20] ...................................................................................30
2.4.1 Một số khái niệm quan trọng ......................................................................30
2.4.2 Tích hợp BIM và GIS [21] ..........................................................................31
2.5 QUẢN LÝ VẬN HÀNH ....................................................................................34
2.5.1 Quản lý vận hành (facility management) ...................................................34
2.5.2 Quản lý thông tin cho vận hành..................................................................40
2.5.3 Vận hành và bảo trì (O&M) .......................................................................40
2.5.4 Quản lý tài sản (AM) ..................................................................................41
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................43
3.1 QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU...........................................................................43
3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................................................44
3.2.1 Phương pháp thu thập dữ liệu ....................................................................44
3.2.2 Đề xuất quy trình Scan to BIM dựa trên các tài liệu đã tổng hợp và thực tế
triển khai:.............................................................................................................44
3.2.3 Đề xuất quy trình đưa mơ hình BIM lên nền tảng GIS ...............................46
3.2.4 Đề xuất quy trình quản lý vận hành ứng với nghiên cứu điển hình tịa nhà
B6 – khoa Kỹ thuật Xây dựng ..............................................................................47
3.2.5 Ứng dụng các quy trình vào trường hợp nghiên cứu điển hình, tịa nhà B6 –
khoa Kỹ thuật Xây dựng ......................................................................................47
3.2.5.1 Thơng tin cơ bản của tòa nhà B6 – khoa Kỹ thuật Xây dựng ............47

Học viên: Phan Quốc Thái

MSHV: 2170895


viii

3.2.5.2 Các dữ liệu được sử dụng trong nghiên cứu ......................................47
3.2.6 Đánh giá quy trình đề xuất là kết luận .......................................................49

CHƯƠNG 4: TRƯỜNG HỢP NGHIÊN CỨU ĐIỂN HÌNH TỊA NHÀ B6 KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG..........................................................................50
4.1 XÁC ĐỊNH THÔNG TIN – DỮ LIỆU ............................................................50
4.1.1 Thơng tin cơ bản của tịa nhà B6 – khoa Kỹ thuật Xây dựng.....................50
4.1.2 Hiện trạng quản lý cơ sở vật chất của tòa nhà B6 – khoa Kỹ thuật Xây dựng
.............................................................................................................................52
4.1.2.1 Quy trình xuất, nhập tài sản ...............................................................52
4.1.2.2 Quy trình sửa chữa thường xuyên cơ sở vật chất...............................54
4.1.2.3 Quy trình khắc phục sự cố cho tài sản ...............................................56
4.2 ÁP DỤNG QUY TRÌNH SCAN TO BIM .......................................................58
4.2.1 Thu thập dữ liệu thực địa............................................................................58
4.2.1.1 Thu thập dữ liệu tọa độ cơng trình: ....................................................58
4.2.1.2 Thu thập dữ liệu 3D tại hiện trường: .................................................59
4.2.2 Ghép trạm và lọc khu vực tịa nhà B6 ........................................................60
4.2.3 Mơ hình đám mây điểm tịa nhà B6 ............................................................62
4.2.4 Triển khai mơ hình BIM (Sử dụng Revit dựng lại mơ hình 3D) .................62
4.2.5 Đưa mơ hình BIM 3D lên GIS ....................................................................66
4.3 KẾT LUẬN TRƯỜNG HỢP NGHIÊN CỨU ĐIỂN HÌNH ..........................71
CHƯƠNG 5: QUY TRÌNH QUẢN LÝ VẬN HÀNH ..........................................73
5.1 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH QUẢN LÝ VẬN HÀNH .........................................73
5.1.1 Các giới hạn của quy trình .........................................................................74
5.1.2 Đề xuất quy trình ........................................................................................74
5.1.2.1 Quy trình quản lý thơng tin tòa nhà dựa trên nền tảng BIM và GIS: 75
5.1.2.2 Xây dựng trang web để quản lý đồng bộ thông tin ............................81

Học viên: Phan Quốc Thái

MSHV: 2170895


ix

5.2 ĐÁNH GIÁ QUY TRÌNH ỨNG DỤNG .........................................................89
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.........................................................91
6.1 KẾT LUẬN CHUNG ........................................................................................91
6.2 ĐÓNG GÓP CỦA NGHIÊN CỨU ..................................................................92
6.3 NHỮNG HẠN CHẾ CỦA NGHIÊN CỨU .....................................................93
6.4 CÁC NGHIÊN CỨU TƯƠNG LAI .................................................................93
DANH MỤC CƠNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ ..................................95
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................96
PHỤ LỤC .................................................................................................................99
1.

Mẫu phiếu yêu cầu sửa chữa .......................................................................99

2.

Bảng tài liệu tài sản của tòa nhà B6 – khoa Kỹ thuật Xây dựng ...........100

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ..................................................................................150
1.

THƠNG TIN CƠ BẢN ..............................................................................150

2.

Q TRÌNH ĐÀO TẠO ...........................................................................150

3.

Q TRÌNH CƠNG TÁC ........................................................................150

Học viên: Phan Quốc Thái

MSHV: 2170895


x

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2. 1: Ví dụ về các định nghĩa FM [22].............................................................35
Bảng 2. 2: Các tiếp cận mới về khái niệm FM [23] ..................................................37

Học viên: Phan Quốc Thái

MSHV: 2170895


xi

DANH MỤC HÌNH ẢNH
CHƯƠNG 1
Hình 1. 1: Hình ảnh minh họa ứng dụng công nghệ trong bảo tồn di sản văn hóa [1]
.....................................................................................................................................1
Hình 1. 2: Ảnh minh họa kết quả trong luận văn tốt nghiệp của Júlio GabrielChilela,
năm 2016 [13] .............................................................................................................5
Hình 1. 3: Tịa nhà B6, khoa Kỹ thuật Xây dựng .......................................................7

CHƯƠNG 2
Hình 2. 1: Minh họa về thiết bị qt laser trên khơng (ALS) ..................................10
Hình 2. 2: Minh hoạ về thiết bị quét laser mặt đất (TLS) ........................................11

Hình 2. 3: Minh họa về thiết bị quét laser di động (MLS) .......................................12
Hình 2. 4: Tổng quan về vịng đời của mơ hình thơng tin cơng trình [17] ..............14
Hình 2. 5: Minh họa về mơ hình thơng tin cơng trình .............................................15
Hình 2. 6: Giao diện của Autodesk Revit ................................................................19
Hình 2. 7: Mối quan hệ giữa Môi trường, nền tảng và công cụ BIM ......................20
Hình 2. 8: Phân loại mơi trường dữ liệu dùng chung [15] .......................................21
Hình 2. 9: Minh họa về các mức độ phát triển thơng tin [15] ..................................22
Hình 2. 10: Mô tả về hệ thống thông tin địa lý (GIS) ..............................................25
Hình 2. 11: Các thành phần cấu thành GIS ..............................................................26
Hình 2. 12: Tổ chức dữ liệu trong GIS ....................................................................28
Hình 2. 13: Các chức năng chính trong GIS ............................................................29
Hình 2. 14: Minh họa mối tương quan giữa BIM và GIS ........................................30
Hình 2. 15: Mối tương quan giữa BIM và GIS trong vịng đời dự án [21] .............32
Hình 2. 16: Dữ liệu GIS và BIM được sử dụng trong suốt vòng đời xây dựng và vận
hành của tài sản [21] .................................................................................................33

Học viên: Phan Quốc Thái

MSHV: 2170895


xii

Hình 2. 17: Minh họa hiển thị mơ hình 3D trên nền tảng GIS [21] .........................33
Hình 2. 18: Các lĩnh vực của quản lý vận hành [24] ..............................................37
Hình 2. 19: Mất thơng tin trong vịng đời tịa nhà và chi phí ước tính của NIST [27]
...................................................................................................................................39
Hình 2. 20: Hình ảnh minh họa lưu trữ tài liệu giấy ................................................39

CHƯƠNG 3

Hình 3. 1: Quy trình nghiên cứu của luận văn ..........................................................43
Hình 3. 2: Quy trình Scan to BIM tịa nhà B6 – khoa Kỹ thuật Xây dựng ...............45
Hình 3. 3: Quy trình đưa mơ hình BIM lên nền tảng GIS ........................................46
Hình 3. 4: Hình ảnh thực tế của thiết bị SOKKIA SET02N EE2305 .......................48
Hình 3. 5: Hình ảnh thực tế của thiết bị Trimble X7 ................................................48
CHƯƠNG 4
Hình 4. 1: Tịa nhà B6 - khoa Kỹ thuật Xây dựng hiện tại .......................................50
Hình 4. 2: Hình ảnh tịa nhà B6 trước đây ................................................................51
Hình 4. 3: Bản vẽ 2D mặt bằng cơng trình tịa nhà B6 .............................................51
Hình 4. 4: Lưu đồ quy trình xuất, nhập tài sản .........................................................52
Hình 4. 5: Mẫu giấy đề nghị mang thiết bị vật tư vào trường...................................53
Hình 4. 6: Mẫu văn bản thanh lý tài sản ...................................................................54
Hình 4. 7: Lưu đồ sửa chữa nhỏ cơ sở vật chất ngoài kế hoạch ...............................55
Hình 4. 8: Lưu đồ quy trình khắc phục sự cố............................................................56
Hình 4. 9: Mẫu văn bản yêu cầu sửa chữa ................................................................57
Hình 4. 10: Hình ảnh minh họa khảo sát tọa độ thực tế ............................................58
Hình 4. 11: Khảo sát và dự kiến các điểm đặt máy quét laser ..................................59
Hình 4. 12: Hình ảnh sử dụng máy thực tế tại hiện trường.......................................59
Hình 4. 13: Hình ảnh minh họa máy tính bảng Trimble T10 ...................................60
Hình 4. 14: Mơ hình đám mây điểm sau khi ghép trạm và lọc dữ liệu .....................61

Học viên: Phan Quốc Thái

MSHV: 2170895


xiii

Hình 4. 15: Mơ hình đám mây điểm khu vực tịa nhà B6 xem trên Autodesk Recap
...................................................................................................................................62

Hình 4. 16: Import dữ liệu đám mây điểm vào Revit ...............................................63
Hình 4. 17: Minh họa về xây dựng Family đối tượng cửa ........................................63
Hình 4. 18: Minh họa quá trình vẽ lại cấu kiện từ mơ hình đám mây điểm .............64
Hình 4. 19: Kiểm tra trên Recap trong q trình xây dựng mơ hình BIM................64
Hình 4. 20: Mơ hình đám mây điểm của khối kết cấu trước tịa nhà B6 ..................65
Hình 4. 21: Mơ hình BIM 3D của khối kết cấu trước tịa nhà B6 ............................65
Hình 4. 22: Kiểm tra mơ hình BIM As-Built ............................................................65
Hình 4. 23: Khối kết cấu trước khoa kỹ thuật Xây dựng ..........................................66
Hình 4. 24: Mơ hình 3D khối mơ hình kết cấu trước khoa kỹ thuật Xây dựng ........66
Hình 4. 25: Mơ hình 3D tịa nhà B6 sau khi hồn chỉnh...........................................66
Hình 4. 26: Bản dùng thử 21 ngày của ArcGIS Pro .................................................66
Hình 4. 27: Tạo một dự án mới với ArcGIS Pro.......................................................67
Hình 4. 28: Giao diện sau tạo dự án và thiết lập .......................................................67
Hình 4. 29: Chức năng điều hướng hỗ trợ đưa mơ hình lên nền tảng GIS ...............68
Hình 4. 30: Cơng cụ Define Projection .....................................................................68
Hình 4. 31: Chọn dẫn đến thư mục chứa dữ liệu mơ hình BIM ...............................69
Hình 4. 32: Chọn thiết lập hệ tọa độ cho mơ hình ....................................................69
Hình 4. 33: Cơng cụ trong Georeference ..................................................................70
Hình 4. 34: Kết quả thu được sau khi điều chỉnh mơ hình .......................................70
Hình 4. 35: Cập nhật mơ hình 3D lên nền tảng ArcGIS ...........................................71
Hình 4. 36: Kết quả khi dựng mơ hình khơng gian và đưa lên GIS .........................71
CHƯƠNG 5
Hình 5. 1: Trực quan hóa mơ hình tịa nhà B6 trên nền tảng Autodesk Viewer .......73
Hình 5. 2: Trực quan hóa thơng tin tịa nhà B6 trên nền tảng Scene Viewer (GIS) .73

Học viên: Phan Quốc Thái

MSHV: 2170895

xiv

Hình 5. 3: Quy trình quản lý đề xuất.........................................................................75
Hình 5. 4: Mơ hình 3D trực quan của tịa nhà B6 .....................................................75
Hình 5. 5: Bản vẽ 2D mặt bằng của tịa nhà B6 ........................................................76
Hình 5. 6: Nhanh chóng cập nhật bản vẽ 2D nếu mong muốn .................................76
Hình 5. 7: Thơng tin tài sản được thể hiện trong môi trường GIS 3D ......................76
Hình 5. 8: Phịng chun đề tồn nhà B6 trước khi chỉnh trang ...............................77
Hình 5. 9: Phịng chun đề tồn nhà B6 sau khi chỉnh trang ..................................77
Hình 5. 10: Cập nhật trên mơ hình theo hiện trạng của phịng chun đề ................77
Hình 5. 11: Ứng dụng GIS trên chuyên trang thơng tin quy hoạch xây dựng của tỉnh
Bình Dương ...............................................................................................................78
Hình 5. 12: Mơ hình BIM được cập nhật trên nền tảng GIS ....................................78
Hình 5. 13: Thơng tin tài sản được xây dựng trong mơ hình BIM ...........................79
Hình 5. 14: Thống kê các tài sản trong một phạm vi mong muốn ............................79
Hình 5. 15: Bảng thuộc tính với thơng tin của các đối tượng trong phạm vi cần tìm
...................................................................................................................................80
Hình 5. 16: Lưu thông tin dưới dạng bảng excel để phục vụ đồng bộ dữ liệu lên web
...................................................................................................................................80
Hình 5. 17: Tìm kiếm một đối tượng dựa vào OID trên nền tảng GIS .....................81
Hình 5. 18: Đối tượng được truy vấn dựa vào OID ..................................................81
Hình 5. 19: Giao diện đăng nhập của website...........................................................82
Hình 5. 20: Xem trực tiếp mơ hình BIM 3D trên nền web .......................................82
Hình 5. 21: Trực quan hóa các phịng – tài sản trong phịng của tịa nhà .................83
Hình 5. 22: Xem mơ hình GIS 3D trực tiếp trên nền web ........................................83
Hình 5. 23: Giao diện quản lý, thêm mới người dùng ..............................................83
Hình 5. 24: Tính năng thêm mới để phân vai trị cho quản trị viên trang web .........84
Hình 5. 25: Giao diện Ghi tăng tài sản ......................................................................85
Hình 5. 26: Hồ sơ được số hóa và phân loại chi tiết .................................................85

Học viên: Phan Quốc Thái

MSHV: 2170895


xv

Hình 5. 27: QR Code quản lý thơng tin tài sản .........................................................86
Hình 5. 28: Minh họa cách lưu thơng tin tài sản/thiết bị của tịa nhà B6..................86
Hình 5. 29: Thống kê chi tiết tài sản .........................................................................87
Hình 5. 30: Thống kê tài sản theo đơn vị ..................................................................87
Hình 5. 31: Yêu cầu sửa chữa thiết bị .......................................................................88
Hình 5. 32: Danh sách yêu cầu sửa chữa thiết bị ......................................................88
Hình 5. 33: Tình trạng thiết bị sẽ thơng báo khi hồn thành sửa chữa .....................89

Học viên: Phan Quốc Thái

MSHV: 2170895


xvi

BẢNG CÁC KÝ TỰ VIẾT TẮT
Viết đầy đủ

STT Viết tắt

Tiếng Việt

1.

BIM

Building Information Modelling

Mơ hình thơng tin cơng trình

2.

GIS

Geographic Information System

Hệ thống thông tin địa lý

3.

UAV

Unmanned Aerial Vehicle

Thiết bị bay không người lái

4.

FM

Facility Management

Quản lý vận hành

5.

AM

Asset Management

Quản lý tài sản

6.

IFC

Industrial Foundation Classes

Định dạng file chia sẻ thơng
tin trong suốt vịng đời dự án

7.

O&M

Operation & Maintenance

Vận hành và bảo trì

8.

LOD

Level of Development

Mức độ chi tiết/ Mức độ phát
triển

9.

LiDAR Light Detecting And Ranging

Kỹ thuật dị tìm dựa trên
khoảng cách

10.

ALS

Airborne Laser Scanning

Qt laser trên không

11.

TLS

Terrestrial laser scanning

Quét laser mặt đất

12.

MLS

Mobile Laser Scanning

Quét laser di động

13.

CDE

Common Data Environment

Môi trường dữ liệu dùng
chung

Học viên: Phan Quốc Thái

MSHV: 2170895


1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học, cơng nghệ, các phần mềm mơ
phỏng mơ hình thơng tin cơng trình (BIM), hệ thống thơng tin địa lý (GIS). Lĩnh vực
Xây dựng cũng chịu ảnh hưởng rất lớn từ các công cụ, kỹ thuật mới này được ứng dụng
vào trong lĩnh vực. Cùng với đó là nhu cầu sử dụng các sản phẩm dữ liệu từ các cơng
trình hiện trạng, di tích, bảo tàng ngày càng tăng.
Mặc khác, nhiều cơng trình đang sử dụng hiện nay khơng hồn tồn có bản vẽ đầy

đủ, đặc biệt là các cơng trình hành chính, di tích hoặc các trường đại học được xây dựng
trong nhiều năm trước. Các bản vẽ hồn cơng hiện nay cũng khơng hồn tồn chính xác,
có sai sót hoặc không được chỉnh sửa, cập nhật đúng theo thực tế.

Hình 1. 1: Hình ảnh minh họa ứng dụng cơng nghệ trong bảo tồn di sản văn hóa [1]
Cơng tác đo vẽ hiện trạng theo phương thức truyền thống rất tốn thời gian, nhân
công. Công tác quản lý vận hành, bảo trì cũng gặp khó khăn vì khơng nắm được tồn bộ
thơng tin của cơng trình, thiết bị, hệ thống, dẫn tới gây thất thốt, khó sửa chữa và khơng
có cơ sở để kiểm tra, thẩm định theo dõi, đánh giá tình trạng, sửa chữa và cập nhật mới.
Đơn vị quản lý vận hành thông thường vẫn dựa theo quy trình cũ: dựa vào bản vẽ
đang có để sửa chữa sự cố, tổng hợp, quản lý tài sản và lưu trữ. Quy trình này thiếu đồng
bộ, độ tin cậy chưa cao cũng như việc quản lý theo dõi trong tương lai sẽ gặp nhiều khó
khăn.
Các cơng tác quản lý vận hành thông thường được bắt đầu sau khi kết thúc q
trình xây dựng và bàn giao cơng trình cho chủ đầu tư. Đây thường là một cơng tác ít
nhận được sự quan tâm thích đáng, nhưng lại chiếm tới khoảng 60% chi phí của tồn bộ
vịng đời dự án [2].

Học viên: Phan Quốc Thái

MSHV: 2170895


2
Vì thế, để đưa ra được quy trình ứng dụng công nghệ vào công tác quản lý
vận hành một cách có hiệu quả, tiết kiệm hơn cho đơn vị quản lý tòa nhà, học
viên đề xuất thực hiện đề tài: “ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SCAN-TO-BIM VÀ
HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) TRONG QUẢN LÝ VẬN HÀNH CƠ
SỞ VẬT CHẤT”.
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC

1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
Với xu thế công nghệ phát triển vơ cùng mạnh mẽ và nhanh chóng như hiện nay,
việc ứng dụng các công nghệ vào trong lĩnh vực xây dựng đang rất được quan tâm. Ở
Việt Nam đã có nhiều cơng trình nghiên cứu về chủ đề này nói chung và lĩnh vực quản
lý vận hành nói riêng, các ứng dụng công nghệ đã được thực hiện trên các phương diện
sau:
-

Để đảm bảo việc thu thập dữ liệu đám mây điểm, thiết bị quét laser 3 chiều (3D)
mặt đất đã được sử dụng cùng với việc thu thập dữ liệu trên không từ các thiết bị
bay không người lái (UAV) để thu thập tất cả các thông tin dự án. Ngồi ra, thơng
tin được thu thập từ các nguồn thiết bị bao gồm hàng tỷ điểm dữ liệu, mỗi điểm dữ
liệu có thơng tin tọa độ (X, Y và Z) và thông số màu sắc. Công nghệ quét laser 3D
hiện tại có độ chính xác rất cao. Q trình được sử dụng ở trên để xử lý dữ liệu đã
chỉ ra rằng có thể kết hợp dữ liệu từ các nguồn khác nhau. Sẽ có nhiều nghiên cứu
sâu hơn trong tương lai được thực hiện để đánh giá độ chính xác của dữ liệu được
thu thập độc lập và dữ liệu được thu kết hợp từ nhiều loại thiết bị. Do đó, việc sử
dụng quét laser 3D trong ngành xây dựng càng được khuyến khích hơn nữa. Trong
tương lai, việc sử dụng công nghệ quét laser 3D cho các dự án khảo sát, thiết kế
và kiểm tra cũng như tạo các mơ hình BIM phục vụ cơng tác quản lý xây dựng sẽ
trở nên thiết thực và hiệu quả [3].

-

Theo nghiên cứu của nhóm tác giả , khi xử lý dữ liệu đám mây điểm để thành lập
bản đồ bằng các phần mềm thiết kế như Autodesk Civil 3D, phần mềm Virtual
Surveyor, phần mềm Cyclone 3Dreshaper thì cơng tác trắc địa đạt độ chính xác
cao và thời gian xử lý nhanh. Và với công nghệ quét 3D laser, thời gian khảo sát
tại hiện trường được rút ngắn và hiệu quả khảo sát cao. Việc sử dụng công nghệ

Học viên: Phan Quốc Thái

MSHV: 2170895


3
quét laser 3D mặt đất trong khảo sát đã trở thành một giải pháp tối ưu và thiết thực,
mang lại một bước tiến mới trong lĩnh vực xây dựng [4].
-

Sự hỗ trợ của mơ hình thơng tin cơng trình (BIM) cho quản lý vận hành có thể
được tóm tắt trong các lợi ích tuyệt vời như sau: hỗ trợ thu thập và tích hợp tất cả
thơng tin cơng trình theo mơ hình đa chiều trực quan, đồng bộ cao. Hỗ trợ phân
loại và phân luồng hệ thống thông tin, đảm bảo việc trao đổi thông tin thông suốt,
giải quyết vấn đề trùng lặp thơng tin, từ đó giảm thiểu lãng phí thời gian và nguồn
lực doanh nghiệp, hỗ trợ hoạt động bảo trì, sửa chữa, hỗ trợ mơ phỏng và dự báo
các sự cố có thể xảy ra, tạo điều kiện giảm thiểu rủi ro trong quá trình vận hành,
bảo dưỡng, thay thế kịp thời và duy trì độ bền kết cấu trong suốt thời gian vận
hành. Mơ hình thơng tin cơng trình (BIM) hỗ trợ các quyết định trong vận hành
thơng minh để tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng của tòa nhà nhằm hướng tới xây
dựng bền vững [5].

-

Ứng dụng hệ thống thông địa địa lý (GIS) trong quản lý giúp tăng năng lực, tiết
kiệm thời gian, tăng năng suất, nâng cao hiệu quả công việc trong quản lý. Kỹ năng
phân tích chủ yếu trong các ứng dụng là thống kê và mơ hình hóa. Do mục đích
của bất kỳ hệ thống phân tích nào trong hệ thống thông tin địa lý là hiểu rõ mối
quan hệ giữa các vị trí khơng gian và các hiện tượng địa lý nên việc cung cấp thông
tin một cách kịp thời, trực quan và toàn diện là rất cần thiết. Hỗ trợ cung cấp thông

tin quan trọng cho các chiến lược hỗ trợ phát triển bền vững [6].

-

Trong luận văn thạc sĩ của mình, anh Trương Hữu Hà Ninh đã giới thiệu tổng quan
về quản lý vận hành tòa nhà và ứng dụng mơ hình hóa thơng tin cơng trình (BIM)
trong quản lý tịa nhà, xây dựng ứng dụng mơ hình hóa thơng tin cơng trình (BIM)
hỗ trợ quản lý vận hành tòa nhà. Tác giả đã đề xuất việc tạo ra các ứng dụng thử
nghiệm để áp dụng quy trình và đánh giá khả năng sử dụng thơng tin trong mơ
hình thơng tin cơng trình cho các mục đích khác nhau. Tính khả thi của quy trình
này đã được chứng minh bằng việc thử nghiệm trong thực nghiệm và trình bày
trong kết quả của luận văn [7].

-

Hay trong luận văn thạc sĩ của mình, anh Trương Văn Cường đã cung cấp những
thông tin cần thiết cho các giai đoạn quản lý, vận hành và bảo trì của một dự án.
Tác giả cũng xây dựng ứng dụng di động để bộ phận quản lý vận hành (FM) có

Học viên: Phan Quốc Thái

MSHV: 2170895


4
thể dễ dàng truy cập thông tin và cập nhật tình trạng thiết bị cho các bộ phận liên
quan nắm được [8].
1.2.2. Tình hình nghiên cứu ngồi nước
Hiện nay, trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để ứng dụng
các công nghệ cao vào công tác quản lý vận hành. Và ngành công nghiệp này ngày càng

được quan tâm và ứng dụng vào thực tiễn. Qua đó sự phát triển của mơ hình thơng tin
cơng trình (BIM), của ứng dụng các cơng nghệ trong lĩnh vực xây dựng có những bước
chuyển mình rất đáng kể. Đã có rất nhiều nghiên cứu liên quan đã được tiến hành, tiêu
biểu như:
-

Theo nghiên cứu của Qiuchen Lu và các đồng nghiệp, việc triển khai mơ hình
thơng tin cơng trình (BIM) trong quá trình quản lý vận hành vẫn còn rất hạn chế.
Nghiên cứu trước đây đã tập trung vào việc xác định các yếu tố thúc đẩy việc áp
dụng mơ hình thơng tin cơng trình (BIM) trong giai đoạn vận hành và bảo trì
(O&M), mà khơng xem xét sự liên kết của chúng trong quá trình vận hành dự án.
Trong bài viết này, nhóm tác giả sử dụng Mơ hình Hệ thống Hoạt động Phân tích
(ASM) để phân tích các dự án có và khơng có mơ hình thơng tin cơng trình trong
q trình vận hành nhằm đưa ra các động lực và hành động khuyến khích để nâng
cao việc ứng dụng mơ hình thơng tin cơng trình trong quá trình vận hành và bảo
trì [9].

-

Theo bài báo của nhóm nghiên cứu của Sandra T. Matarneh và các cộng sự, nhóm
đã xác định các thơng tin chung của giaiđoạn vận hành có sử dụng mơ hình thơng
tin cơng trình (BIM) và đưa ra quy trìnhchung để đưa ra bộ thơng tin và quy trình
chuyển giao từ lúc bàn giao cơng trình đến q trình vận hành. Sử dụng phân tích
nhân tố EFA nhóm đã xếp hạng các nhân tốt tham khảo từ các bài báo trước và
đưa ra 5 nhóm chính trong giai đoạn vận hành, bao gồm: Thông tin chung về vận
hành, thông tin quản lý năng lượng, thơng tin quản lý bảo trì, thơng tin quản lý
không gian và thông tin quản lý tài sản [10].

-

Như trong nghiên cứu liên quan đến xây dựng mơ hình thơng tin khảo cổ học,
nhóm nghiên cứu đã sử dụng hai cách tiếp cận: biểu diễn mơ hình kỹ thuật số theo
định hướng phục dựng và tập trung các nguồn tài ngun để phục vụ cơng tác bảo
trì tịa nhà. Các phần mới được được tạo ra dưới dạng mô phỏng tòa nhà; về mức

Học viên: Phan Quốc Thái

MSHV: 2170895


5
độ phát triển (LOD), cả hai hệ thống mơ hình thơng tin cơng trình (BIM) truyền
tải tốt nhất các chi tiết hiện có, từ biểu diễn thấp nhất là các khối tượng trưng đến
biểu diễn mức độ cao nhất là các chi tiết hình học và thơng tin liên quan [11].
-

Hay trong nghiên cứu tích hợp Mơ hình thơng tin cơng trình (BIM) và Hệ thống
thơng tin địa lý (GIS) cho phép các nhà quản lý trực quan hóa mơ hình 3D của
khn viên một cách hiệu quả. Dữ liệu BIM IFC (IFC: Định dạng file chia sẻ thông
tin dùng chung) cung cấp thơng tin có thể được tinh chỉnh để sử dụng cho phân
tích khơng gian trong hệ thống thơng tin địa lý. Mục đích của bài báo này là tìm ra
các u cầu về hệ thống thơng tin 3 chiều (GIS 3D) để quản lý không gian và áp
dụng các chức năng phân tích khơng gian phù hợp hơn từ hình học 3 chiều được
trích xuất và thơng tin ngữ nghĩa của định dạng file chia sẻ thông tin [12].

-

Hay trong luận văn tốt nghiệp của Júlio Gabriel Chilela vào năm 2016, tác giả đã
xây dựng thành công ứng dụng WebGIS để quản lý khuôn viên và cơ sở vật chất.
Kết quả hệ thống có thể hiển thị các tòa nhà trong bản đồ 3D, điều khiển thiết bị,

hiển thị cảm biến trong trang cảnh báo, hiển thị số người bên trong tòa nhà, hiển
thị thời gian trung bình mà một người sử dụng tịa nhà với các dịch vụ đặc biệt và
hiển thị thông tin địa lý đến từ một ứng dụng di động [13].

Hình 1. 2: Ảnh minh họa kết quả trong luận văn tốt nghiệp của Júlio Gabriel
Chilela, năm 2016 [13]

Học viên: Phan Quốc Thái

MSHV: 2170895


6
-

Trong bài báo của mình vào năm 2016, David Helander và Vishal Singh đã thực
hiện phỏng vấn các chuyên gia đã thực hiện 3 dự án cải tạo có triển khai mơ hình
hóa thơng tin cơng trình (BIM), các tác giả đã đưa ra khuyến nghị các thông tin
trong quản lý vận hành phải được đưa vào mơ hình thơng tin cơng trình (BIM) các
sớm càng tốt. Trong bài báo cũng đã đưa ra nhóm các thơng tin cần thiết cho một
dự án cải tạo bao gồm: thông số về kết cấu, khơng gian, cơng trường, hệ thống cơ
khí, điện và hệ thống ống nước (MEP), thông tin cải tạo và khảo sát và đảm bảo
sự chính xác của tài liệu [14].

1.2.3. Nhận xét
Từ các nghiên cứu trong nước và quốc tế, rõ ràng việc nghiên cứu và ứng dụng mơ
hình thơng tin cơng trình (BIM) nói chung, đặc biệt trong lĩnh vực xây dựng, quản lý
vận hành đang là xu hướng phát triển và nhiều nghiên cứu đang được triển khai nhằm
tăng khả năng ứng dụng của các bộ dữ liệu. Có một sự quan tâm đặc biệt đến những
công nghệ hiện đại này không chỉ trên thế giới, mà còn ở nước ta hiện nay. Các nghiên

cứu áp dụng cơng nghệ mới nhất vào quy trình quản lý vận hành như: Quét laser 3D,
Scan to BIM, ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS), v.v.
1.3. MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI
1.3.1. Mục tiêu của đề tài
-

Số hóa cơng trình cụ thể bằng các cơng nghệ hiện đại và đưa vào quản lý vận hành
dựa trên mơ hình thơng tin cơng trình (BIM);

-

Xây dựng quy trình kết hợp công nghệ hiện đại và quản lý vận hành cơng trình
hiện hữu;

-

Kết hợp với nền tảng hệ thống thông tin địa lý (GIS), để đánh giá, hỗ trợ việc quản
lý nhà nước các cơng trình. Dữ liệu cơng trình 3 chiều (3D) sẽ được tích hợp, quản
lý và phân tích trên nền tảng hệ thống thơng tin địa lý;

-

Đưa ra các kiến nghị, giải pháp về mơ hình thơng tin cơng trình (BIM) trong giai
đoạn quản lý vận hành của dự án để góp phần nâng cao hiệu quả và tiết kiệm được
chi phí cho việc vận hành dự án có ứng dụng mơ hình thơng tin cơng trình.

Học viên: Phan Quốc Thái

MSHV: 2170895

7
1.3.2. Phạm vi của đề tài
-

Nghiên cứu sẽ sử dụng bộ dữ liệu quét laser thu tại tòa nhà B6, khoa Kỹ thuật
Xây dựng, khuôn viên trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM cơ sở Lý
Thường Kiệt, bằng thiết bị qt laser mặt đất (TLS).

Hình 1. 3: Tịa nhà B6, khoa Kỹ thuật Xây dựng
-

Ứng dụng mơ hình thơng tin cơng trình (BIM) vào q trình mơ phỏng thơng tin
của cơng trình, đưa ra quy trình quản lý vận hành tòa nhà hiệu quả hơn.

1.3.3. Mục tiêu nghiên cứu
-

Xây dựng được quy trình ứng dụng cơng nghệ Scan-to-BIM và đưa dữ liệu mơ
hình thơng tin cơng trình (BIM) lên hệ thống thông tin địa lý (GIS).

-

Xác định các dữ liệu, thơng tin cần thiết cho mơ hình thơng tin cơng trình (BIM)
trong giai đoạn quản lý vận hành.

-

Xây dựng quy trình quản lý vận hành tịa nhà hiện hữu hiệu quả hơn.

1.3.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
-

Đối tượng nghiên cứu: Cơ sở dữ liệu của mơ hình thơng tin cơng trình (BIM)
trong giai đoạn Quản lý vận hành.

-

Thực hiện trong phạm vi như sau: Dữ liệu được khảo sát và triển khai trong phạm
vi khu vực TP. Hồ Chí Minh.

Học viên: Phan Quốc Thái

MSHV: 2170895


8
1.3.5. Đóng góp dự kiến của luận văn
-

Áp dụng các công nghệ mới vào quản lý vận hành cơ sở vật chất. Đưa ra một quy
trình cho quản lý vận hành;

-

Hỗ trợ công tác quản lý nhà nước và quy hoạch trong tương lai;

-

Đưa ra các kiến nghị, giải pháp và bộ thơng tin cần thiết cho dự án có áp dụng

mơ hình thơng tin cơng trình trong giai đoạn quản lý vận hành.

Học viên: Phan Quốc Thái

MSHV: 2170895